8月15日，科學(xué)網(wǎng)發(fā)布博文，報道稱孟穎帶領(lǐng)其團隊，歷時 8 年、歷經(jīng) 100 多次實驗失敗后，終于成功研發(fā)出全球首個無負極鈉固態(tài)電池。這個消息在全球科學(xué)界引起了廣泛的關(guān)注和熱烈的討論。據(jù)悉，這項研究不僅為固態(tài)電池技術(shù)開辟了新的可能性，更有可能對未來的能源科技產(chǎn)生深遠影響。
無負極鈉固態(tài)電池的研發(fā)是一個巨大的挑戰(zhàn)。通常的鋰離子電池需要一個可移動的電解質(zhì)和一個能存儲電荷的正極材料。而在這個新電池的研制中，科學(xué)家們將目光投向了鈉這種相對便宜且豐富的元素。然而，使用鈉作為電極材料帶來了新的挑戰(zhàn)，因為在固態(tài)情況下，鈉會形成不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。為了克服這個問題，孟穎團隊開發(fā)了一種全新的電解質(zhì)體系，使得這種新型電池可以在固態(tài)下穩(wěn)定工作。
項目開發(fā)背景
鈉電池、固態(tài)電池和無負極電池都已經(jīng)出現(xiàn)，但沒有人能夠成功地將這三種想法結(jié)合起來。
這種新型電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全性高，可循環(huán)數(shù)百次，并且具備環(huán)保、低成本的優(yōu)點，為未來電池技術(shù)的發(fā)展開辟了新的路徑。
作者簡介
該論文全稱為《Design principles for enabling an anode-free sodium all-solid-state battery》，相關(guān)作者如下：
通訊作者：孟穎(Ying Shirley Meng)，美國芝加哥大學(xué)普利茲克分子工程學(xué)院分子工程教授
通訊作者：Jihyun Jang，美國加州大學(xué)圣地亞哥分校(UCSD)博士后研究員
第一作者：UCSD 博士生 Grayson Deysher
Nature Energy 論文
孟穎專注于材料科學(xué)研究已有 26 年，發(fā)表了 300 多篇科學(xué)論文，并擁有 10 多項專利。
研究成果
為了制造出電解質(zhì)和集電器之間具有完整界面連接的全固態(tài)電池，研究團隊在經(jīng)歷 100 多次實驗失敗后，開發(fā)了一種包圍電解質(zhì)的集電器。
無負極示意圖和能量密度計算
團隊采用具有類似液體流動性的固體鋁粉，代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬鋁箔構(gòu)建集電器。在電池組裝過程中，當(dāng)鋁粉沉積并覆蓋電解質(zhì)時，會在高壓下致密化，從而形成一個固體集電器，它能夠與電解質(zhì)保持液體般的緊密接觸。
此外，研究團隊發(fā)現(xiàn)了一種電化學(xué)性能穩(wěn)定的固體電解質(zhì) —— 硼氫化鈉(NaBH4)。它可與顆粒狀鋁集電器實現(xiàn)近乎完美的接觸。這也是研究團隊能夠成功研發(fā)無負極鈉固態(tài)電池的關(guān)鍵之一。
無負極鈉固態(tài)電池的研發(fā)成功，標(biāo)志著我們在新能源領(lǐng)域的研究邁出了重要的一步。然而，這只是我們探索之旅的一個開始。在未來的研究中，我們期待看到更多的創(chuàng)新和突破，推動我們的生活更加綠色、環(huán)保和可持續(xù)。
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